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高通、庞巴迪、中兴等悄悄布局电动汽车无线充电领域

2018年10月16日 作者: 暂无评论 650+ 0

相比于消费电子市场,电动汽车领域的无线无线充电技术拥有更高的附加值,具备更广阔的发展前景。当前的电动汽车无线充电技术产业化进程在不断推进,国内外涌现了一大批致力于车用无线充电应用研究的公司,正在抢占下一个科技爆发点。

如美国高通公司的Qualcomm Halo磁耦合谐振式车用无线充电来源于其于2011年收购的由新西兰奥克兰大学创建的Halo IPT公司。高通提供整套的电动汽车无线充电解决方案,不仅包括高效可靠的电磁部件、功率电子、系统集成等,还包括异物检测(Foreign Object Detection, FOD)、活体保护(Living Object Protection, LOP)以及定位引导等重要辅助功能。其参考方案涵盖了3.7kW-22kW不同功率等级,传输效率达90%以上。Halo无线充电系统主要由四部分组成:供电组件、充电板、车载接收板、车载控制器;其充电板和接收板为高通主推的DD型线圈,相比于传统CR环形线圈,这种线圈体积更小质量更轻、效率更高、对准要求更低、互操作性更好、安全性更高。

Halo系统工作时的磁场辐射强度为100μT,相当于手机通话状态的二分之一。Halo系统已应用于宝马I3、宝马I8、日产LEAF、雷诺ZOE等车型。在高通的规划中,未来的车用无线充电技术的适用场景将更加广泛,将充电线圈埋设在道路表面下从而实现电动车辆的动态充电(Dynamic Electric Vehicle Charging, DEVC)。德国Conductix-Wampfler公司开发的感应式动力及数据传输系统IPT Rail(具有轨道式布置的初级线圈电缆,由E型集电器从轨道式电缆的多个侧面感应拾取电能,该系统主要用于轨道式应用)、IPT Floor(初级电缆嵌入在地面下,由F型集电器从地下线缆感应拾取电能,该系统主要用于地面运行车辆,如自动化车间的AGV小车)、IPT Charge(用于电动车辆智能充电的自动感应耦合充电系统)。


(a) IPT系统


(b) IPT Rail系统


(c) IPT Floor系统


(d) IPT Charge系统
Wampfler公司的感应式动力及数据传输系统IPT示意图

美国WiTricity公司的磁耦合谐振式无线电能传输系统,是基于广泛应用的CR环形线圈的3.6-11kW车用无线充电系统。其DRIVE11评估系统采用具有专利保护的可调整匹配网络(Adjustable Matching Network, TMN),最高功率11kW,传输效率高达94%,还包括FOD、LOP、位置检测(Position Detection, PD)等功能,符合J2954标准规定的车辆离地间隙等级和容许位置偏差。

美国Evatran公司的Plugless感应式无线充电系统于2014年获得美国第三方安全机构ETL认证,根据第三方测评,其3.3kW系统在110mm间距平均传输效能达88.1%;且该公司已推出应用于特斯拉MODEL S、宝马I3、日产LEAF、第1代雪佛兰Volt的车用无线充电系统,其Plugless产品已累计为电动汽车充电100+万小时。

来自加拿大的庞巴迪(Bombardier)公司开发的PRIMOVE磁感应耦合式无接触供电系统,可以对电动车辆进行静态充电或动态充电。其用于电动轿车或电动巴士的22kW系统效率最高达90%,并已研发生产出200-400kW无线充电系统。其独特的线圈设计将实现磁场定向传输,使车内几乎检测不到磁场,车外电磁场强度也只有国际标准ICNIRP2010的四分之一。目前庞巴迪PRIMOVE系统已在德国曼海姆、柏林、奥格斯堡,比利时布鲁日、隆梅尔等城市进行商业化运作。庞巴迪PRIMOVE与青岛中德生态园合作的亚洲首条无线快充公交示范线也在推进过程中。同样来自加拿大的Elix公司基于UBC的MDC-WPT技术开发的无线充电系统可广泛用于电动汽车等多个领域,实现90%的传输效率,并具有更高的安全性。

 

国内的中兴新能源研发出具有完全自主知识产权的MCI式3-60kW车用大功率无线充电系列产品,为新能源电动汽车提供自动、自在、自由的汽车充电整体解决方案,并在全国30多个城市包括成都、张家口、大理、丽江等地开通了无线充电公交线路。总部位于烟台的中惠创智开发了MCR式车用无线充电系统,具有双模式(有线+无线)运行能力,产品覆盖3.7kW、7.7kW、22kW功率等级,系统最佳效率达92%,垂直自由度±40mm,水平自由度±100mm,接收有效距离250mm。

上海威泊新能源科技公司细化了车用无线充电应用场景并推出相应无线充电系统,可实现静态充电和动态充电。此外,重庆大学自动化学院CPT团队在进行基础理论研究的同时,积极致力于WPT技术的应用推广。该团队早在2006年就完成了工业移动电气设备的移动供电装置,并于2013年开发了电动小轿车的停车定点无线充电示范系统,系统整体效率大于90%。2015年完成电动汽车不停车无线供电示范系统,动态充电效率75-90%。2017年12月28日,具有我国完全自主知识产权的世界首条高速公路光伏路面试验段在济南正式通车。

这条全长1120米的“光伏高速”可将光能转换成电能,同时路面下预留了电磁感应线圈,未来可实现电动汽车行驶中动态充电。这是世界首次将承载式光伏路面技术应用到通行要求最为严格的高速公路上,将有效利用清洁能源延长电动汽车续驶里程并将剩余电能并入电网。

众多企业正着眼于高性能耦合机构优化设计,控制策略设计,电磁安全问题;致力于增加无线电能传输距离,提高传输效率及输出功率,从而实现该技术的产业化,加快占领市场份额。

原文地址: https://www.eeboard.com/news/chongdian-4/ ‎

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